Методические подходы к формированию знаний о химических реакциях 
Классификация
химических реакций дается на уровне сравнения числа исходных и полученных
веществ. При этом учащиеся используют такие мыслительные приемы как сравнение,
анализ, синтез, обобщение. Все эти сведения включены в раздел «Первоначальные
химические понятия». Далее все стороны системы понятий о химической реакции
должны расширяться и дополняться новыми данными, т. е начинается этап
накопления. Закономерности протекания химической реакции разбираются на
простейших примерах: так влияние температуры рассматривается на реакции
образования сульфида железа, реакции окисления рассматриваются как процесс
соединения вещества с кислородом, понятие о реакциях обмена на примере
взаимодействия кислот с оксидами и т.д.
На втором этапе
(8 класс) понятие о химической реакции получает дальнейшее развитие. Начинают
формироваться энергетические представления о химических реакциях. Рассматривается
понятие об экзо- и эндотермических реакциях, вводится новое понятие о тепловом
эффекте химической реакции, термохимических уравнениях и их составлении. При
изучении энергетических эффектов появляется возможность показать не только
качественную, но и количественную сторону химической реакции. Количественные
отношения веществ, вступивших в реакцию, трактуются как молярные отношения
реагирующих веществ.
На третьем этапе
(8 класс) формирования понятие «химическая реакция» претерпевает качественные
изменения в теме «Химическая связь. Строение вещества». В данной теме
химическая реакция начинает трактоваться как разрушение одних связей и
образование других. Рассматривается это на примере
окислительно-восстановительных реакций. Механизм этих реакций объясняют с точки
зрения перехода электронов, поднимаясь тем самым на более высокий теоретический
уровень.
На основе нового
понятия «степень окисления» анализируют известные учащимся реакции разных
типов, доказывая тем самым, что среди реакций любого типа можно найти
окислительно-восстановительные.
В теме «Подгруппа
кислорода» вводится новое понятие аллотропия и соответствующие ей новый тип
реакций - аллотропные превращения.
Четвертый этап (9
класс). В разделе «Закономерности химической реакции» вводится понятие о
скорости химической реакции и о влияющих на нее факторах (температура, концентрация,
поверхность соприкосновения). Здесь же рассматривается вопрос об обратимости
химической реакции и о химическом равновесии. Необходимо подчеркнуть динамический
характер химического равновесия, факторы, вызывающие смещение химического
равновесия. Таким образом, учащиеся знакомятся еще с одним типом химической
реакции — обратимыми.
Этап пятый. На
данном этапе происходит знакомство учащихся с такой важной темой как «Теория
электролитической диссоциации». Она помимо мировоззренческого значения (иллюстрация
единства и борьбы противоположностей – моляризации и диссоциации) вносит много
нового в объяснение механизма реакций. На базе понятия об обратимых реакциях
можно объяснить сущность процесса диссоциации, а также гидролиза солей, рассматриваемого
в ионной форме, чтобы не вводить понятия о гидроксосолях.
Далее изучение
химической реакции происходит дедуктивно. Знания, сформированные на базе
перечисленных теорий, применяются для объяснения фактов и явлений и прогнозирования
протекания процессов.
Этап шестой (9 –
10 классы). Дальнейшие развитие понятия о химической реакции осуществляется в
курсе органической химии. Дополняются понятия о классификации химических
реакций, вводятся новые типы реакций, например реакции изомеризации, полимеризации,
этерификации и др. В органике вводится качественно новый материал и в понятие о
механизмах реакций. Так, например, рассматривается свободнорадикальный механизм
на примере реакций замещения (галогенирование алканов), присоединения (полимеризация),
отщепления (крекинг). Расширяется понятие об ионном механизме химической
реакции: приводятся примеры присоединения неорганических соединений к алкенам,
реакций замещения при гидролизе галогеналканов.
Дополняется также
система понятий о закономерностях протекания химических реакций. При развитии
понятия «скорость химической реакции» отмечается влияние энергии связи и ее
типа. Знания о катализе и катализаторах дополняются в органике знаниями о
ферментах.
Этап седьмой (11
класс). На завершающем этапе обучения подводятся итоги, обобщаются знания о
химических реакциях. В конце обучения учащиеся должны суметь охарактеризовать
предложенную им в качестве примера химическую реакцию в свете компонентов ее
содержания.
Глава 2.
Основные методы, применяемые в разделах о химической реакции
2.1 Введение
понятия «химическая реакция»
В самом
определении химии дан предмет изучения – химические явления, сопровождаемые
превращением веществ. Учащиеся не должны просто заучить данное определение, они
в первую очередь должны осознать предмет и в процессе обучения на него должен
постоянно делаться акцент. При формировании знания о химических явлениях важно
учитывать такой принцип диалектики как переход от абстрактного знания к
конкретному [6]. Фундаментом такого обучения будет исходное понятие науки, т.е
абстракция. Опираться на понятие – значит выводить из всеобщего его конкретные,
частные формы.
Совместно с
учителем учащиеся совершают квазиисследовательскую предметную деятельность и
открывают для себя предмет познания химии – химическое явление. Процесс
познания строится на анализе, рефлексии и прогнозировании доступных экспериментов,
лишь часть из которых выполняет учитель, а большинство – сами учащиеся.
Так, с помощью
учителя они анализируют то, что происходит в окружающем мире, и обнаруживают протекание
различных явлений. Некоторые из них учащиеся воспроизводят экспериментально.
Результаты опытов свидетельствуют об изменениях веществ – это признак любого
явления. Взяв в качестве основания классификации характер изменения веществ,
явления можно подразделить на две группы. К первой относятся явления, при которых
происходит лишь переход веществ из одного состояния в другое, а ко второй – превращение
одних веществ в другие. Первую группу явлений называют физическими (их
школьники изучают в курсе физики), вторую – химическими (с ними учащиеся
сталкиваются впервые).
Для более четкого
дифференцирования рассмотренных, а также других, предложенных самими учащимися
явлений (пока по основным внешним признакам) школьники моделируют их в
графической или знаковой форме (по выбору). Последующий анализ моделей и
осмысление обобщенных явлений по схеме «было—стало» показывает учащимся, что
при физических явлениях что было, то и осталось, т.е вещества не изменили свою
природу, а только перешли в другое состояние, тогда как при химических явлениях
было нечто одно, а стало нечто другое.
Осуществление
учащимися описанных выше действий позволяет им выделить всеобщий признак
химических явлений (в сравнении с физическими) – превращение веществ – и тем
самым открыть для себя предмет химии. На базе этого же всеобщего признака формулируется
пока абстрактное (т.е одностороннее) определение понятия «химическое явление»
на уровне представления: химическое явление (химическая реакция) – это процесс
превращения одних веществ в другие.
Таким образом,
учитель с самого начала обучения химии вводит учащихся в ситуацию открытия
нового для них свойства реальной действительности – превращения веществ,
характеризуемого не познанным пока абстрактным понятием «химическое явление
(химическая реакция)».
Чтобы
мотивировать учащихся на дальнейшее изучение химии учитель, обсуждая вопросы
химических явлений, предлагает подумать: важны ли химические явления в природе,
в промышленном производстве, в жизни человека? Зачем нужно их изучать? После их
обсуждения, учащиеся приступают к исследованию предмета химии – превращению
веществ. Учащиеся легко могут дифференцировать знакомые им явления на
физические и химические, но если им продемонстрировать, например процесс
растворения сахара и взаимодействие растворов соляной кислоты и щелочи, то
последний процесс они вряд ли смогут однозначно отнести к химическим явлениям
(нет видимых признаков реакции). Таким образом, учитель подводит учащихся к
мысли, что только внешних признаков недостаточно для того, чтобы назвать
явление химическим.
В связи с этим
учитель ставит учебную задачу: выявить внутренние признаки превращения одних
веществ в другие.
Начинается новый
этап квазиисследования учащихся, направленный на логическое абстрагирование,
расчленение предмета исследования на составляющие. На этом этапе учащиеся
исследуют внутреннюю структуру понятия химическая реакция.
Для этого учитель
предлагает изучить вещества, участвующие в превращениях. Совместно с учащимися
учитель формулирует гипотезу: возможно сущность реакции заключается в изучении
веществ, участвующих в ней. Для решения этой задачи необходимо применять
абстрагирование, то есть мысленное извлечение моделей химических явлений, экспериментально
исследовать реальные вещества. Научиться составлять новые модели веществ. Эти
действия позволяют перевести мыследействие учащихся на абстрактный уровень
представления о веществах, тем самым, конкретизируя понятие «химическое явление».
Наиболее
целесообразным способом изучения вещества являются наблюдаемые признаки, если
же их нет, необходимо каким-то образом подействовать на вещество. Учащиеся уже
знают, что вещества состоят из атомов, связанных в молекулы. В одних веществах
связи более прочные, в других менее прочные. Вновь выдвигается гипотеза: если
вещества состоят из микрочастиц, то превращения, возможно, заключатся в
изменениях между молекулами и связями. С изменением гипотезы формулируется
новая учебная задача: выяснить, что происходит с микрочастицами и связями между
ними при химическом превращении веществ.
Таким образом,
мыследействие учащихся переводится на микроуровень организации материи.
В соответствии с
принципами активности и объективности мыследействия учащихся должны быть
основаны на результатах экспериментов.
Учащимся демонстрируют
простейший опыт: нагревание воды, ее последующее испарение и конденсация. При
нагревании происходит разрыв связей между молекулами воды, так как при
сообщении им энергии увеличивается их подвижность. При конденсации пара вновь
происходит образование связей между молекулами воды. Школьники делают
заключение, что в процессе разрыва и образования связей между молекулами
изменений не произошло, значит это явление физическое.
Таким образом,
изучив явления между веществами не изученными остаются только атомы.
Вновь выдвигается
гипотеза: возможно, сущность превращений веществ заключается в изменениях,
происходящих с атомами и связями между ними. И опять же изменяется учебная
задача – выяснить, что происходит с атомами различных видов и со связями между
ними при превращениях одних веществ в другие, и как это можно установить.
Учитель демонстрирует электролиз воды, в ходе которого образуются кислород и
водород. Моделируя данный процесс, учащиеся видят: разложение сопровождается
разрывом связей в молекуле воды, а затем образованием связей между двумя
атомами кислорода и четырьмя атомами водорода.ях
одних веществ в другие, и как это можно устан
Таким образом,
учащиеся осознают, что химические явления происходят на уровне рассмотрения
атомов и связей между ними.
После
моделирования других химических процессов и выделении их всеобщих признаков
учащиеся делают заключение: сущность химического явления (реакции) заключается
в разрыве связей в исходных веществах и образовании новых связей между атомами
тех же видов в продуктах реакции. Теперь они могут сформулировать определение
химического явления на уровне абстрактной сущности: химическое явление – это
процесс разрыва связей между частицами исходных веществ и образование новых
связей в продуктах реакции между теми же частицами, но в ином сочетании. Данное
определение является для учащихся абстрактным уже потому, что учащиеся не могут
ответить на вопрос, почему одни связи рвутся, а другие образуются. Для ответа
на этот вопрос учащимся нужно сначала изучить атомы, а затем связи между ними.
После изучения
атомов учащиеся могут сконструировать химические соединения сначала на микро-,
а затем на макроуровне организации вещества, и только потом, зная прочность
связей в веществах, осмысливать и предсказывать процессы их разрыва и образования.
По мере изучения
каждого уровня организации вещества, связываемого с химическими явлениями, все
более конкретизируется понятие «химическая реакция».
Способ постановки
гипотез и поиск ответов на них, осмысление происходящих явлений составляет этап
вхождения школьников в ориентированно-мотивационный процесс, имеющий значение
для перевода учащегося с позиции объекта воздействия на позицию субъекта,
который сам сотрудничает с другими учащимися и учителями. Учащиеся, вышедшие на
этот этап осознанно могут ответить на вопросы: что изучает химия? Для чего ее
нужно изучать? Каков путь ее познания?
При поиске ответа
на первый вопрос учащиеся открывают предмет химии; отвечая на второй,
актуализируют внутренние мотивы и потребности ее изучения; обсуждая третий,
осмысливают план изучения химии (на абстрактном уровне) в соответствии с
принципом восхождения от абстрактного к конкретному.
Как итог можно
сказать, что если учащиеся будут постигать диалектически выстроенное содержание
учебного материала, открывая для себя принципы и законы диалектики и
использовать их как средство ориентации в мире и познании окружающей действительности,
то можно, вероятно, констатировать факт формирования личности с развитым диалектическим
способом мышления.
2.2 Формирование
знаний о типах химических реакций
Изучение
атомно-молекулярного учения и первоначальных химических понятий, а также
некоторое накопление фактов позволяет более осмысленно подойти к классификации
реакций.
Первое
ознакомление с классификацией веществ показывает, что в ее основу положен их
состав и свойства: вещества делятся на простые и сложные (по составу), а
простые вещества на металлы и неметаллы (по свойствам).
Таким образом,
всякая классификация явлений, предметов, веществ связана с выбором каких то
существенных признаков, которые можно положить в основу деления предметов или
явлений на группы [12].
Можно ли
классифицировать химические реакции? Что положить в основу их классификации?
Сущность всякой
химической реакции состоит в изменении состава молекул веществ, взятых для
реакции. Поэтому характер этих изменений и нужно положить основу классификации
химических реакций. После разъяснения поставленной перед учащимися проблемы
можно предложить назвать известные им реакции и написать на доске уравнения
этих реакций.
| 
